[实用新型]气体闪烁正比计数器

说明书

技术领域

本实用新型属于辐射探测技术领域，具体涉及一种用于探测低能γ射线或X射线的气体闪烁正比计数器。

背景技术

在核燃料循环，放射性同位素生产，核设施退役以及核技术应用等生产实践活动中，接受职业照射的工作人员可能因摄入放射性核素而受到内照射，所以必须要有相应的辐射防护手段作为保障。

当人体摄入镅、钚等低能放射性超铀核素后，由于这些核素发射的γ射线能量很低，会被人体严重吸收和散射。在测量中，要求探测器具有较高的探测效率；较低的可探测能量下限；为了进行核素识别，要求探测器具有较高的能量分辨率；同时，为了减小在校准过程中由于人体体表通量分布不均匀造成的不确定性，还要求探测器具有尽可能大的有效探测面积。

气体闪烁正比计数器的工作原理是，入射γ射线或X射线进入气体闪烁正比计数器的气体容器之后，通过初电离以及次级电离产生电子离子对，在外加电场作用下，电子向正电极漂移，在这个过程中根据气体成分的不同，电场强度的不同，会发生不同程度的扩散，电子吸附以及复合等效应。气体闪烁正比计数器不通过电荷漂移感应出电信号来测量入射粒子能量，而是通过电子在电场作用下激发气体分子，然后收集气体分子退激时发出的光子来测量入射粒子的能量。

现有技术中，存在的技术问题是，工作气体，如Xe的退激光中心波长为172nm，处于真空紫外波段(100～200nm)，而对处于该真空紫外波段的光子有较好响应的光电倍增管，光电二极管等器件加工制作工艺都非常难以实现。这也造成了气体闪烁正比计数器成本的大幅度提高。在《气体闪烁正比计数器：GSPC》(核电子学与探测技术，2005，第6期)一文中作者指出采用波长转移光纤，或采用Xe-Kr-He混合气体(P₆₆₆，第8～10行)能解决这一技术问题，而实际情况却是以上两种方案均不能达到使真空紫外光的波长转换为可见光波长的目的，另外，该文章中还指出，气体闪烁正比计数器内壁一般需要涂MgO作为反射材料，在MgO上再涂波长转换材料以使光波长与光电倍增管匹配(P₆₆₆，第35～37行)，然而，波长转换材料如果是用涂的方式，也是难以实现的，并且该文章尚未公开该波长转换材料的具体内容以及使用方法。

实用新型内容

(一)实用新型目的

本实用新型的目的是选择一种能实现波长转换的材料，并实现该材料在气体闪烁正比计数器中的具体使用方法。

(二)技术方案

本实用新型提供的气体闪烁正比计数器，由气体容器和光电倍增管组成，其中，气体容器中充满了工作气体，气体容器的上方是入射窗，下方是出射窗，气体容器中加有电场，γ射线或X射线透过入射窗进入气体容器后，与气体容器中的工作气体发生光电效应产生光电子，在电场的作用下，电子经电场加速后激发气体原子，发射出真空紫外光子，从出射窗射出并被光电倍增管探测，其中，所述的出射窗的上部有一层波长转换结构，该波长转换结构是将波长转换材料均匀的铺在用支架固定的两片石英玻璃中间。

上述波长转换材料包含了基质BaMgAl₁₀O₁₇和激活剂Eu。

(三)技术效果

本实用新型提供的气体闪烁正比计数器，由于使用了波长转换材料，使得工作气体如Xe产生的退激光经波长转换材料的转换后，将中心波长是172nm的真空紫外光转换为波长范围为400nm～550nm，中心波长为450nm的可见光，容易被大部分的普通光电倍增管探测，大大降低了气体闪烁正比计数器的成本。

因为工作气体Xe进入气体容器后不存在气体放大过程，没有由于气体放大倍数的统计涨落引入的能量展宽，所以该气体闪烁正比计数器具有较高的能量分辨率。气体闪烁正比计数器的可探测能量下限取决于入射窗的材料及厚度。当入射窗采用一层镀金属聚酯薄膜时，可探测能量下限可以达到0.2KeV。当工作气体压强为5atm时，可探测能量上限为120KeV。所以气体闪烁正比计数器适用于低能射线的测量。气体闪烁正比计数器由于是气体探测器，可以方便的制作成较大的有效探测面积。气体闪烁正比计数器的辐射损伤小，可以长期暴露于辐射环境下稳定工作。适于长时间连续稳定测量。

为了能满足人体摄入低能核素后内照射活体测量探测器的要求，本实用新型提供了一种高探测效率和能量分辨率、低探测能量下限、有效探测面积大的气体闪烁正比计数器，它只需要使用普通的光电倍增管就可以探测到工作气体的退激光，大大降低了气体闪烁正比计数器的成本。

附图说明

图1气体闪烁正比计数器示意图